(57)【要約】【課題】リッジ型の共振器を有する半導体レーザの閾値電圧の上昇を抑制すること。【解決手段】素子のジャンクション側にニッケル（Ｎｉ）から成る第１金属層Ｍ１の一部を構成する全面層１０６ｂを蒸着によって約１０ｎｍの膜厚で積層した。これにより、同種の金属（Ｎｉ）で形成されている全面層１０６ｂと縁取層１０６ａとが一体化され、一連の１層のＮｉ層Ｍ１が形成された。この一体化された１層のＮｉ層Ｍ１が本発明の第１金属層に相当する。この時、この第１金属層Ｍ１とｐ型コンタクト層１０５ｂとの界面では、この第１金属層Ｍ１を構成するニッケルがｐ型コンタクト層１０５ｂやその表面に付着している汚れなどの不要物と強く結び付く。その後更に、金（Ａｕ）から成る第２金属層１０６ｃを蒸着によって約３００ｎｍの膜厚で積層した。その後、この素子を酸素を含んだ処理雰囲気中で熱処理した。なお、共振器の側壁面の傾斜角θは約８２°とした。【選択図】図２−Ｃ
2006237476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
III族窒化物系化合物半導体を積層して形成されるリッジ型の共振器を有する半導体レーザの製造方法において、
前記共振器の上面を含む素子の片側全面に絶縁膜を成膜する絶縁膜成膜工程と、
第１電極が接続される前記共振器の上面の第１コンタクト部の上の前記絶縁膜を除去して前記第１コンタクト部を露出させる第１除去工程と、
前記第１除去工程によって露出された前記第１コンタクト部の上及び前記絶縁膜の上に、主にニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）から成る第１金属層を積層する第１金属層積層工程と、
前記第１金属層の上に、主に金（Ａｕ）から成る第２金属層を積層する第２金属層積層工程と、
前記素子を酸素を含んだ処理雰囲気中で熱処理する熱処理工程と
を有し、
前記第２金属層積層工程において、
前記第１コンタクト部の上における前記第２金属層の膜厚が１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下となるように、前記第１金属層の全面に対して金（Ａｕ）を略垂直に飛ばして蒸着する
ことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項２】
前記共振器の水平長手方向に延びた側壁面の水平面に対する傾斜角θは、
６５°以上９０°以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項３】
前記第１金属層の積層時の前記第１コンタクト部の上における膜厚は、
２ｎｍ以上２０ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項４】
前記第１コンタクト部の上方における前記第１金属層の膜厚を
前記第１金属層のその他の部分における膜厚よりも薄く積層する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項５】
III族窒化物系化合物半導体を積層して形成されるリッジ型の共振器を有する半導体レーザにおいて、
前記共振器の上面を含む電極接続箇所を除いた半導体素子の片側全面に成膜された絶縁膜と、
第１電極が接続される前記共振器の上面の第１コンタクト部の上及び前記絶縁膜の上に形成された主に金（Ａｕ）から成る第２金属層と、
前記第２金属層の上に形成された酸化ニッケル又は酸化コバルトから主に成る酸化金属層と
を有し、
前記第１コンタクト部の上における前記第２金属層の膜厚δ１は、
１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、
前記共振器の側壁面上における前記第２金属層の膜厚δ２（＞１ｎｍ）は、
前記第１コンタクト部の上における前記第２金属層の膜厚δ１よりも薄く、
前記共振器の側壁面上における前記酸化金属層の膜厚ｄ２は、
前記第１コンタクト部の上における前記酸化金属層の膜厚ｄ１（≧０ｎｍ）よりも厚いことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項６】
前記第１コンタクト部の上における
前記第２金属層の膜厚δ１と前記酸化金属層の膜厚ｄ１との和Ｓ１（≡δ１＋ｄ１）は、
前記共振器の側壁面の脇の水平面領域における
前記第２金属層の膜厚δ３と前記酸化金属層の膜厚ｄ３との和Ｓ３（≡δ３＋ｄ３）よりも薄い
ことを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザ。
【請求項７】
前記絶縁膜と前記第２金属層との間の少なくとも一部領域において、
主にニッケル（Ｎｉ）またはコバルト（Ｃｏ）から成る第１金属層を有する
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の半導体レーザ。
【請求項８】
前記共振器の水平長手方向に延びた側壁面の水平面に対する傾斜角θは、
６５°以上９０°以下である
ことを特徴とする請求項５乃至請求項７の何れか１項に記載の半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、 III族窒化物系化合物半導体を積層して形成されるリッジ型の共振器を有する半導体レーザやその製造方法に関し、特に電極の積層構造と形成手順に深く係わる。
本発明は、半導体レーザの閾値電圧の上昇の抑制と電極の信頼性の向上に大いに有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開平１０−５６２３６
【特許文献２】特開平９−６４３３７
【特許文献３】特開平９−３２０９８４  電極をニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）の２層の金属層から形成した半導体レーザとしては、例えば上記の特許文献１に記載されているものがある。
【０００３】
また、発光ダイオードの電極をニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）の２層の金属層から形成し、４００℃以上７００℃以下の適当な温度で加熱処理することによって、これらの２層を構成する相異なる各金属元素の上下方向における密度分布において、各金属元素の密度がそれぞれ最大値を示す各位置の上下関係を反転させることができ、かつこれによって、オーミック接触の良好な優れた電極が形成できた事例が、上記の特許文献２や特許文献３などに開示されている。以下、この様な反転現象の結果得られる上記の各金属元素の密度分布を反転分布と言う。
【０００４】
図３−Ａ，−Ｂに、その他の従来技術における半導体レーザの電極の形成形態を例示する。この半導体レーザはリッジ型のもので、その共振器上面に形成される電極は、下（即ち半導体層の側）から順にＮｉとＡｕの２層、またはＣｏとＡｕの２層を蒸着によって積層し（図３−Ａ）、更にこれらの２層の金属層をアロイ処理することによって得られる（図３−Ｂ）。このアロイ処理において処理雰囲気に酸素（Ｏ2 ）を混ぜることによって、ＮｉまたはＣｏの酸化膜が電極の表面に現われ、その反作用として金（Ａｕ）が下方に拡散、移動して、前述の反転分布が生じる。
この反転現象は、上記の特許文献２や特許文献３からも分かる様に、イオン化ポテンシャルの低い金属元素を下方の金属層に用いることによって、より酸化され易い金属が表層に現われて酸化物を生成するために起るものである。
【０００５】
また、上記の特許文献２や特許文献３からも分かる様に、電極を半導体に対して良好にオーミック接触させるためには、この様な反転現象を生じさせることが非常に重要になる。その理由は、ＮｉまたはＣｏを蒸着する前に半導体から成る共振器の上面に付着していた汚れなどの不要物にＮｉまたはＣｏが強く結び付き、その後ＮｉまたはＣｏがそれらの不要物をその界面から上方に持ち去るために、半導体のコンタクト部と電極との間で好適な界面クリーニング作用が得られるからであり、これによって、後から蒸着処理されたオーミック性の良い金（Ａｕ層）は、下方に拡散、移動して、その一部は半導体層の表面から深く浸透することができる。
即ち、上記の様な反転分布を得ることにより、これらの作用に基づいて、電極を共振器のコンタクト部と良好にオーミック接触させることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の金属酸化作用によって、例えば上記の図３−Ｂの様に電極の表層に酸化金属層が形成されてしまうと、電極の抵抗がこれらの酸化金属層（例：酸化Ｎｉ層、酸化Ｃｏ層）によって増大してしまい、これに伴って、目的の半導体レーザをレーザ発振させる際の閾値電圧が高くなってしまうと言う問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、リッジ型の共振器を有する半導体レーザの閾値電圧が大きくなることを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、本発明の第１の手段は、 III族窒化物系化合物半導体を積層して形成されるリッジ型の共振器を有する半導体レーザの製造方法において、共振器の上面を含む素子の片側全面に絶縁膜を成膜する絶縁膜成膜工程と、第１電極が接続される共振器の上面の第１コンタクト部の上の絶縁膜を除去して第１コンタクト部を露出させる第１除去工程と、第１除去工程によって露出された第１コンタクト部の上及び絶縁膜の上に、主にニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）から成る第１金属層を積層する第１金属層積層工程と、第１金属層の上に、主に金（Ａｕ）から成る第２金属層を積層する第２金属層積層工程と、素子を酸素を含んだ処理雰囲気中で熱処理する熱処理工程とを設け、上記の第２金属層積層工程において、第１コンタクト部の上における第２金属層の膜厚が１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下となるように、第１金属層の全面に対して金（Ａｕ）を略垂直に飛ばして蒸着することである。
【０００９】
ただし、上記の第２金属層積層工程において、第１コンタクト部の上に積層すべき第２金属層の膜厚は、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下がより望ましい。更により望ましくは、２００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲が良い。
また、少なくとも生産性の観点から言えば、上記の第１金属層や第２金属層は何れも一種類の金属から形成することが望ましい。しかし、これらの各金属層には、その他の金属元素が若干混在していても特段差し支えない。例えば、上記の第２金属層を構成する主たる金属元素は金（Ａｕ）である。また、上記の第１金属層は、ニッケル（Ｎｉ）とコバルト（Ｃｏ）の合金から形成しても良い。
【００１０】
また、第１コンタクト部を露出させる上記の第１除去工程では、第１コンタクト部の上の絶縁膜を選択エッチングによって除去しても良いし、また、第１コンタクト部の上の絶縁膜をリフトオフ法を用いて除去しても良い。
また、上記の絶縁膜成膜工程と第１除去工程との間には、その他の工程を介在させても良い。例えば、第１金属層の一部を構成するＮｉ層またはＣｏ層を積層する工程をこの間に介在させても良い。
【００１１】
また、本発明の第２の手段は、上記の第１の手段において、共振器の水平長手方向に延びた側壁面の水平面に対する傾斜角θを６５°以上９０°以下にすることである。ただし、この傾斜角θは、より望ましくは、７０°以上８５°以下の範囲が良い。
【００１２】
また、本発明の第３の手段は、上記の第１又は第２の手段において、第１金属層の積層時の第１コンタクト部の上における膜厚を２ｎｍ以上２０ｎｍ以下にすることである。
ただし、第１金属層の積層時の第１コンタクト部の上におけるより望ましい膜厚は、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
【００１３】
また、本発明の第４の手段は、上記の第１乃至第３の何れか１つの手段において、第１コンタクト部の上方における第１金属層の膜厚を第１金属層のその他の部分における膜厚よりも薄く積層することである。
例えば、第１金属層の一部を構成するＮｉ層またはＣｏ層を、共振器の上面を含む素子の片側全面に積層する工程を上記の絶縁膜成膜工程と第１除去工程との間に介在させることによって、第１コンタクト部の上方における第１金属層の膜厚を第１金属層のその他の部分における膜厚よりも薄く積層することができる。ただし、勿論、その他の方法によって、第１コンタクト部の上方における第１金属層の膜厚を第１金属層のその他の部分における膜厚よりも薄く積層するようにしても良い。
【００１４】
また、本発明の第５の手段は、 III族窒化物系化合物半導体を積層して形成されるリッジ型の共振器を有する半導体レーザにおいて、共振器の上面を含む電極接続箇所を除いた半導体素子の片側全面に成膜された絶縁膜と、第１電極が接続される共振器の上面の第１コンタクト部の上及び絶縁膜の上に形成された主に金（Ａｕ）から成る第２金属層と、第２金属層の上に形成された酸化ニッケル又は酸化コバルトから主に成る酸化金属層とを備え、第１コンタクト部の上における第２金属層の膜厚δ１を１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とし、共振器の側壁面上における第２金属層の膜厚δ２（＞１ｎｍ）を、第１コンタクト部の上における第２金属層の膜厚δ１よりも薄く形成し、共振器の側壁面上における酸化金属層の膜厚ｄ２を、第１コンタクト部の上における酸化金属層の膜厚ｄ１（≧０ｎｍ）よりも厚く形成することである。
【００１５】
ただし、第１コンタクト部の上における上記の酸化金属層の膜厚ｄ１は、０ｎｍであっても良い。
また、第２金属層の第１コンタクト部上における膜厚は、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下がより望ましい。更により望ましくは、２００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲が良い。
また、少なくとも生産性の観点から言えば、上記の第２金属層は一種類の金属から形成することが望ましい。しかし、この第２金属層には、その他の金属元素が若干混在していても特段差し支えない。ただし、この第２金属層を構成する主たる金属元素は金（Ａｕ）とする。
なお、後述の実施例１においては、本発明の第７の手段における第２金属層（Ａｕ層）は、熱処理前後で区別されて、オーミック接触層１０６ｃ′と呼ばれている。
【００１６】
また、本発明の第６の手段は、上記の第５の手段において、第１コンタクト部の上における第２金属層の膜厚δ１と酸化金属層の膜厚ｄ１との和Ｓ１（≡δ１＋ｄ１）を、共振器の側壁面の脇の水平面領域における第２金属層の膜厚δ３と酸化金属層の膜厚ｄ３との和Ｓ３（≡δ３＋ｄ３）よりも薄くすることである。
ただし、これらの各金属層の各膜厚が場所によって偏差を持つ場合には、該当する場所における平均値または代表値を用いることとする。例えば、第１コンタクト部上の代表点としては、第１コンタクト部の中心、即ち、共振器の上面のストライプの中心線上の点などが相応しい。
【００１７】
また、本発明の第７の手段は、上記の第５または第６の手段における絶縁膜と第２金属層との間の少なくとも一部領域において、主にニッケル（Ｎｉ）またはコバルト（Ｃｏ）から成る第１金属層を備えることである。
【００１８】
なお、少なくとも生産性の観点から言えば、上記の第１金属層は一種類の金属から形成することが望ましいが、しかし、この第１金属層は、ニッケル（Ｎｉ）とコバルト（Ｃｏ）の合金から形成しても良く、また、この第１金属層にはその他の金属元素が若干混在していても特段差し支えない。
【００１９】
また、本発明の第８の手段は、上記の第５乃至第７の何れか１つの手段において、共振器の水平長手方向に延びた側壁面の水平面に対する傾斜角θを６５°以上９０°以下にすることである。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上の本発明の手段によって得られる効果は以下の通りである。
即ち、本発明の第１の手段によれば、第１コンタクト部の上方における第２金属層の膜厚δ１を、共振器を形成するリッジのストライプ方向に伸びた側壁面上におけるその第２金属層の膜厚よりも厚く積層することができる。
即ち、本発明の第１の手段にしたがって、共振器の上面を含む素子の片側全面に対して金（Ａｕ）を略垂直な方向に飛ばして蒸着すると、第１コンタクト部の上方における第２金属層の膜厚δ１は、リッジ部の側壁面上の第２金属層の膜厚よりも厚く積層することができる。
【００２１】
この場合、その後の熱処理工程においては、第１金属層を構成する金（Ａｕ）よりも酸化され易い金属（ＮｉまたはＣｏ）の第２金属層中における拡散経路が相対的に幅広く確保され、また、同時に、第１金属層と処理雰囲気との間の距離は、共振器の側壁面上で最短になるので、第１電極を構成するＮｉまたはＣｏの酸化作用は、共振器の側壁面上の表層部で比較的早く始まり、また、それと同時にこの熱拡散によって、酸化作用が早期に始まった共振器の側壁面付近には、イオン化ポテンシャルの低い金属元素が、他の領域よりも比較的効率よく集まり易くなる。したがって、第１コンタクト部上で第１金属層を構成するイオン化ポテンシャルの低い金属（ＮｉまたはＣｏ）の熱拡散は、上下方向よりも横方向においてより効率よく進展し易くなる。その結果、第１コンタクト部の上方に形成される第１電極の表面の酸化金属層の膜厚を従来よりも大幅に薄くすることができる。このため、半導体レーザの閾値電圧の上昇を効果的に抑制することができる。
【００２２】
また、本発明の第２の手段の傾斜角θの適正値は、第１電極やそれを構成する各層の膜厚にも幾らか依存するが、この傾斜角θを本発明の第２の手段に示される範囲内に納めれば、共振器を形成するリッジ部のそのストライプ方向に延びる側壁の傾斜角が適度に急峻となり、よって、共振器の側壁面上の第２金属層をムラなく、かつその他の水平な部位よりも薄く積層することができる。したがって、本発明の第２の手段に従えば、上記の第１の手段の作用・効果をより容易かつ確実に得ることができる。
特に、共振器の側壁面の傾斜角θを８５°以下にすると、共振器の側壁面上に第２金属層をムラなく積層することができる。また、共振器の側壁面の傾斜角θを７０°以上にすると、共振器の側壁面上に第２金属層をその他の水平な部分よりも十分に薄く積層することができる。
【００２３】
また、本発明の第３の手段によれば、第１金属層の積層時の第１コンタクト部の上における膜厚が過不足なく確保されるので、第１コンタクト部の界面クリーニング作用を良好に確保しつつ、第１電極の表層部に形成される酸化金属層の膜厚を従来よりも確実に薄くすることができる。
なお、この膜厚が薄過ぎると、第１コンタクト部の界面クリーニング作用が不足して、第１コンタクト部における良好なオーミック接触が得られ難くなり望ましくない。
一方、この膜厚が厚すぎると、第１電極の表層部に形成される酸化金属層の膜厚が、従来と概ね同様に厚くなってしまい、その結果本発明の作用・効果が容易には得られない場合が生じ得る。また、この厚さが厚すぎると、第１コンタクト部上で第１金属層を構成する原子（ＮｉまたはＣｏ）が拡散して、共振器の側壁面上付近で酸化されるまでの時間が長く掛かり過ぎてしまい望ましくない。
【００２４】
また、本発明の第４の手段によれば、第１コンタクト部上において第１金属層を構成する原子（ＮｉまたはＣｏ）の量が、他の領域（以下、この領域を周辺領域と言う。）におけるＮｉまたはＣｏの量に比べて相対的に少なくなるので、熱処理工程において、第１コンタクト部上において第１金属層を構成する原子（ＮｉまたはＣｏ）の周辺領域への熱拡散が、周辺領域で第１金属層を構成する原子（ＮｉまたはＣｏ）の上下方向における熱拡散に比べて相対的に早期に完了する。このため、第１コンタクト部上のＮｉまたはＣｏの周辺領域への熱拡散が完了した時点で、周辺領域においては、第１金属層を構成する原子（ＮｉまたはＣｏ）が絶縁膜上にまだ残留した状態となる。
このため、第１電極を構成しつつ絶縁膜と直接接触する金属層は、Ａｕ層ではなく、絶縁膜と密着性が良好なＮｉ層またはＣｏ層となるので、これによって、絶縁膜と第１電極との密着性が良好に確保できる。
したがって、本発明の第４の手段によれば、第１電極を共振器に対して確実に固定することができる。
【００２５】
また、本発明の第５の手段や第６の手段によれば、第１コンタクト部の上方において第１電極の表層部を形成する酸化金属層の膜厚ｄ１（≧０ｎｍ）が従来よりも薄くなるので、第１電極の電気抵抗を従来よりも低減することができる。したがって、本発明の第５の手段や第６の手段によれば、半導体レーザの閾値電圧の上昇を効果的に抑制することができる。
なお、上記の第１電極を構成するこれらの金属層の積層構造に基づいて設計された半導体レーザの製造には、例えば上記の第１乃至第４の手段（半導体レーザの製造方法）などが有効となり得る。
【００２６】
また、本発明の第７の手段によれば、主に金（Ａｕ）から成る第２金属層と上記の絶縁膜との間の少なくとも一部領域において、上記の第１金属層が介在するので、上記の第１電極と絶縁膜との密着性を良好に確保することができる。
【００２７】
また、本発明の第８の手段の傾斜角θの適正値は、第１電極やそれを構成する各層の膜厚にも幾らか依存するが、この傾斜角θを本発明の第８の手段に示される範囲内に納めれば、共振器を形成するリッジ部のそのストライプ方向に延びる側壁の傾斜角が適度に急峻となり、よって、共振器の側壁面上の第２金属層をムラなく、かつその他の水平な部位よりも薄く積層することができる。したがって、本発明の第８の手段に従えば、上記の第５の手段の構造をより容易かつ確実に得ることができる。
特に、共振器の側壁面の傾斜角θを８５°以下にすると、共振器の側壁面上に第２金属層をムラなく積層することができる。また、共振器の側壁面の傾斜角θを７０°以上にすると、共振器の側壁面上に第２金属層をその他の水平な部分よりも十分に薄く積層することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
なお、前述の熱処理工程における適正な温度範囲は、凡そ５００℃〜６００℃程度である。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２９】
図１に本実施例１の半導体レーザ１０の断面図を示す。この半導体レーザはリッジ型であり、そのｐ電極１０６（第１電極）は、蒸着によって積層された金属層をアロイ処理することによって得られた。この半導体レーザ１０は、以下の構造を有する半導体チップ１００を作成後、図１に図示する様に、結晶成長時とは上下逆さまにして、サブマウント１３上に半田１１を用いて固定したものである。
即ち、この半導体チップ１００は、サファイア基板１０１の結晶成長面上に、 III族窒化物系化合物半導体の結晶成長によってバッファ層１０２、ｎ型半導体層１０３、活性層１０４、ｐ型クラッド層１０５ａ、及びｐ型コンタクト層１０５ｂを順次積層したもので、その後エッチングによってリッジなどを形成し、それから更に、ｎ電極１０７、絶縁膜１１０、ｐ電極１０６の順にそれぞれ順次形成したものである。
【００３０】
以下、半導体層の積層構成における上下関係を元（：図１とは逆）の状態に戻して、即ち、結晶成長時の上下関係に戻して、この半導体チップ１００の構造を詳しく説明する。サファイヤ基板１０１の上には、窒化アルミニウム（AlＮ）から成るバッファ層１０２が積層されている。更にその上には、シリコン(Si)ドープのGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層１０３ａ、ノンドープのIn0.03Ga0.97N から成る中間層１０３ｂ、ＡｌＧａＮから成るｎ型クラッド層１０３ｃ、及びＧａＮより成るｎ型の光ガイド層１０３ｄの順に積層された、計４層より成るｎ型半導体層１０３が形成されている。
【００３１】
更にその上には、公知の端面発光型レーザダイオードに見られる多重量子井戸（ＭＱＷ）構造の活性層１０４が形成されている。
この活性層１０４の直ぐ上には、マグネシウム(Mg)ドープのＧａＮから成るｐ型の光ガイド層１０８及びｐ型Al0.12Ga0.88N から成るｐ型クラッド層１０５ａがあり、その上にＭｇドープのｐ型Al0.05Ga0.95N から成るｐ型コンタクト層１０５ｂが、それぞれ順次積層されている。
【００３２】
ｎ型半導体層１０３の高キャリア濃度ｎ+ 層１０３ａは、上方（ｐ型半導体層側）からのエッチングにより共振器（リッジ）の共振方向に平行にその中央部分がエッチングされて露出しており、本エッチングにより、基板に対して略垂直に立脚した平頂な共振器部分（リッジ）が形成されている。また、ｎ型半導体層１０３の高キャリア濃度ｎ+ 層１０３ａの露出部には、バナジウムとアルミニウム（Ｖ／Ａｌ）より成る負電極１０７が、蒸着により成膜されている。また、この共振器の両脇には、屈折率約 1.5のＳｉＯ2 より成る絶縁壁１１０がＣＶＤにより形成されている。この絶縁壁１１０は、共振器側壁の略全面にわたって密着して形成されている。
【００３３】
以上の構造を有する半導体チップ１００は、電極形成部位を下向きにしてマウントするジャンクションダウン方式でサブマウント１３に固定されている（図１）。このサブマウント１３は銅基板１４と電気的絶縁部材１５とリード電極１６Ａ，１６Ｂから構成されており、絶縁部材１５は例えば炭化珪素（ＳｉＣ）等の熱伝導性の高い電気的絶縁材料より構成されている。絶縁部材１５の上面には、図面の左右２カ所に相隔てて、金（Ａｕ）より成るリード電極１６Ａ，１６Ｂがそれぞれ積層されている。上記のｎ電極１０７及びｐ電極１０６は、熱伝導性に優れる金（Ａｕ）又はＡｕ／Ｓｎより成る半田１１を用いて、各リード電極１６Ａ，１６Ｂにそれぞれ固定されている。
なお、符号ｗは給電用のワイヤーを示しており、これらのワイヤーｗも、それぞれ対応するリード電極１６Ａ，１６Ｂにそれぞれ接続されている。
【００３４】
以下、図２−Ａ〜Ｄを用いて、上記のｐ電極１０６の詳しい構造と作成手順について説明する。図２−Ａ〜Ｄに、図１の半導体レーザ１０のｐ電極１０６の作成手順を例示する。図２−Ａの様にｐ型クラッド層１０５ａとｐ型コンタクト層１０５ｂを反応性のドライエッチングでエッチングすることにより、高さ約４００ｎｍのリッジを形成する。
なお、本実施例１におけるｐ型コンタクト層１０５ｂの平頂面Σでのストライプ幅は約１５００ｎｍとした。また、共振器の側壁面の傾斜角θは約８２°とした。
【００３５】
その後、ＣＶＤによって絶縁膜１１０を成膜し、更に、ニッケル（Ｎｉ）をその絶縁膜１１０の上に約１００ｎｍの膜厚で蒸着することにより、第１金属層の一部（：共振器の上部を除く領域における第１金属層の下層部分）を構成する縁取層１０６ａを積層する。この縁取層１０６ａは、その後、共振器の上部に位置する部位が除去されて、共振器の両脇周辺の部位、即ち共振器の左右両面の側壁面上に積層される部位と、更にその両脇の谷領域αに積層された部位だけが残されるので縁取層と言う。
【００３６】
この様にして、絶縁膜１１０を半導体チップ１００の片側全面に広く積層することにより、第１電極１０６の積層領域を拡げることができるので、これによって、第１電極１０６の蒸着面積が増え、その結果、第１電極１０６が剥離し難くなる。また、共振器が絶縁膜１１０を介しつつ第１電極１０６を構成する金属層で覆われるので、共振器からの放熱作用も大きくなる。更に、絶縁膜１１０の屈折率を適当に選択すれば、共振器の光閉じ込め効果も向上する。
【００３７】
第１金属層の縁取層１０６ａの積層後は、共振器のコンタクト部の平頂面Σよりも上に位置する絶縁膜１１０と第１金属層の縁取層１０６ａの各部をウェットエッチング又はドライエッチングでエッチングすることにより除去する（図２−Ｂ）。このエッチングの手順は次の通りで良い。
（ａ）ジャンクション側にフォトレジストを一様に塗布する。
（ｂ）次に、フォトリソグラフィーにより、このフォトレジスト上にある目的のエッチング対象領域（共振器のコンタクト部）に窓を空ける。
（ｃ）次に、塩素を含むガスによりこのジャンクション側に対してウェットエッチング又はドライエッチングを実施する。これにより、上記のフォトレジストがレジストマスクとなって、その窓から露出している部位が選択的にエッチングされる。この時、絶縁膜１１０を平頂面Σから確実に除去するために、図２−Ａの平頂面Σよりも図２−Ｂの平頂面Σの方が若干低くなる様に、ｐ型コンタクト層１０５ｂの上面を若干削ってしまっても良い。
（ｄ）最後にフォトレジストを除去する。
【００３８】
以上のエッチング処理によって図２−Ｂの状態を得た後、このジャンクション側にニッケル（Ｎｉ）から成る第１金属層の全面層１０６ｂを蒸着によって約１０ｎｍの膜厚で積層する。これにより、同種の金属（Ｎｉ）で形成されている全面層１０６ｂと縁取層１０６ａとが一体化されて、その結果一連の１層のＮｉ層Ｍ１が形成される。この一体化された１層のＮｉ層Ｍ１が本発明の第１金属層に相当する。この時、この第１金属層Ｍ１（：縁取層１０６ａと全面層１０６ｂの複合体）とｐ型コンタクト層１０５ｂとの界面では、この第１金属層Ｍ１を構成するニッケル（Ｎｉ）がｐ型コンタクト層１０５ｂやその表面に付着している汚れなどの不要物と強く結び付く。
その後更に、金（Ａｕ）から成る第２金属層１０６ｃを積層する。この時、指向性の高い蒸着方法によって共振器の側壁面側よりも共振器の上面側の方により厚く金（Ａｕ）が積層される様にして、第２金属層１０６ｃの上面側の方の膜厚が、約３００ｎｍ程度になる様に金（Ａｕ）を蒸着する（図２−Ｃ）。
【００３９】
その後、半導体チップ１００を以下の条件で熱処理した。
（１）処理雰囲気の温度  ：  ５５０℃
（２）処理雰囲気の圧力  ：  常圧
（３）処理雰囲気の体積比：  窒素（Ｎ2 ）９８％、酸素（Ｏ2 ）２％
（４）熱処理時間        ：  ２５分
【００４０】
この熱処理により、図２−Ｄに示す様に、第１電極を構成する各金属元素（ＮｉとＡｕ）の反転分布が得られる。図２−Ｄは、全面層１０６ｂと縁取層１０６ａから成る第１金属層Ｍ１と、第２金属層１０６ｃとから構成されていた第１電極（：ｐ電極１０６）の各金属元素（ＮｉとＡｕ）の密度分布の反転現象が完了した後の、その第１電極の断面図を示している。
この熱処理工程では、図２−Ｃの第１金属層Ｍ１の上層部分、即ち、全面層１０６ｂや縁取層１０６ａの上層部を形成していたニッケル（Ｎｉ）が、熱処理雰囲気中の酸素と、以下の様に作用して、ｐ電極１０６の表面に酸化金属層（酸化Ｎｉ層１０６ｄ）が生成される。
【００４１】
例えば、谷領域αでは、まず最初に、第１金属層Ｍ１を構成している全面層１０６ｂのニッケル（Ｎｉ）が、熱処理雰囲気中の酸素と接触し易い領域、即ち、その直ぐ上方にまで熱拡散していき、そこで酸化されて上記の酸化Ｎｉ層１０６ｄを形成する。その後、更にこれらの反応（熱拡散と酸化）が進んで、谷領域αの全面層１０６ｂが上方に熱拡散してしまうと、同じく谷領域αでは、その全面層１０６ｂの下にあった縁取層１０６ａを構成するニッケル（Ｎｉ）が、熱処理雰囲気中の酸素と接触し易い領域、即ち、谷領域αの上方にまで熱拡散して行って、そこで熱処理雰囲気中の酸素によって酸化されて上記の酸化Ｎｉ層１０６ｄを拡大させる。
【００４２】
一方、第１コンタクト部上の領域においては、第１金属層Ｍ１を構成する全面層１０６ｂのニッケル（Ｎｉ）の大部分は、熱処理雰囲気中の酸素と接触し易い領域、即ち、ニッケル（Ｎｉ）の酸化が最も早く始まった図２−Ｃの側壁部β付近にまで熱拡散していき、そこで酸化されて上記の酸化Ｎｉ層１０６ｄを形成する。このため、側壁部β付近の酸化金属層（酸化Ｎｉ層１０６ｄ）の膜厚が、その他の領域の酸化金属層（酸化Ｎｉ層１０６ｄ）の膜厚よりも厚くなる。
この時、ｐ型コンタクト層１０５ｂの第１コンタクト部上の界面Σ（図２−Ｃ）でＮｉと強く結び付いていた不要物はＮｉと共に、酸化Ｎｉ層１０６ｄ中などに持ち去られるので、これによって第１コンタクト部上の第１電極との界面Σでは、界面クリーニング作用が得られる。
【００４３】
ただし、この反転現象は、前述の特許文献２や特許文献３からも分かる様に、各金属元素（Ｎｉ，Ａｕ）の移動（熱拡散）に基づいて各金属元素の深さ方向の密度分布のピーク位置が互いに入れ替わるものであって、各金属層の積層順位が層単位に完全に入れ替わるものではない。したがって、熱処理後に実際には、各金属層間の各境界面が明確に形成されるわけではない。
【００４４】
図２−Ｄの第１金属層Ｍ１の縁取層１０６ａの少なくとも一部分は、熱処理工程後においても絶縁膜１１０の上に残留して、絶縁膜１１０に密着する部分となるが、その残留部分を構成するＮｉ層が図２−Ｄの密着層１０６ａ′に相当する。即ち、この密着層１０６ａ′は、ニッケル（Ｎｉ）から形成された図２−Ｃの縁取層１０６ａの一部分が、熱処理工程を経ても熱拡散せずに元の位置に残留したＮｉ層から成る。また、オーミック接触層１０６ｃ′は、金（Ａｕ）から成る上記の第２金属層１０６ｃ（図２−Ｄ）が、熱処理によって下方に拡散、移動して再配置されて形成されたＡｕ層であり、その一部のＡｕ元素は、上記の界面クリーニング作用を受けたｐ型コンタクト層１０５ｂの上面（共振器の第１コンタクト部）から、この熱処理によって更に下方に深く浸透している。このため、ｐ型コンタクト層１０５ｂとｐ電極１０６とは良好なオーミック接触を示す。
【００４５】
したがって、この様なｐ電極１０６の構造と作成手順によって、リッジ上（共振器の第１コンタクト部）におけるｐ電極と半導体との間の良好なオーミック接触と、第１コンタクト部付近の第１電極の表層部の低抵抗化作用とを同時に確保することができる。したがって、この様にして製造された第１電極を有する半導体レーザにおいては、その閾値電圧を従来よりも低くすることができる。
【００４６】
また、絶縁膜１１０には、Ｎｉから成る上記の密着層１０６ａ′が、少なくとも谷領域αにわたって強く密着しているので、密着層１０６ａ′、オーミック接触層１０６ｃ′及び酸化Ｎｉ層１０６ｄから成るｐ電極１０６は、共振器から剥がれることなく共振器の第１コンタクト部を中心にして確実に固定できる。
【００４７】
〔その他の変形例〕
本発明の実施形態は、上記の形態に限定されるものではなく、その他にも以下に例示される様な変形を行っても良い。この様な変形や応用によっても、本発明の作用に基づいて本発明の効果を得ることができる。
【００４８】
例えば、上記の実施例１では、複数の積層工程を経て、第１金属層Ｍ１（１０６ａ，１０６ｂ）を２層構造としたが、一般には第１金属層Ｍ１は１回の蒸着工程（積層工程）のみで積層しても良い。この様な構成の場合にも、半導体レーザの閾値電圧に付いては、上記の実施例１と略同様の作用・効果を得ることができる。
また、上記の実施例１では、第１金属層Ｍ１（１０６ａ，１０６ｂ）をニッケル（Ｎｉ）から形成したが、第１金属層Ｍ１はコバルト（Ｃｏ）から形成しても良い。この場合にも、上記の実施例１と略同様の作用・効果を得ることができる。
【００４９】
また、上記の実施例１では、リッジの上部に形成される第１電極をｐ電極としたが、共振器の上面の第１コンタクト部に形成する第１電極は、ｎ電極であっても良い。共振器の上面を供する半導体層を形成する半導体をｎ形にした場合には、その様な構成を採用することもできる。
また、リッジの上部（第１コンタクト部）に形成される第１電極には、ワイヤーボンディングによって給電しても良い。
また、上記の実施例１では、リッジ型の端面発光の半導体レーザを例示したが、面発光の半導体レーザに対しても、本発明を同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例１の半導体レーザ１０の断面図
【図２−Ａ】半導体レーザ１０のｐ電極の作成手順を例示する断面図
【図２−Ｂ】半導体レーザ１０のｐ電極の作成手順を例示する断面図
【図２−Ｃ】半導体レーザ１０のｐ電極の作成手順を例示する断面図
【図２−Ｄ】半導体レーザ１０のｐ電極の作成手順を例示する断面図
【図３−Ａ】従来の半導体レーザのｐ電極の作成手順を例示する断面図
【図３−Ｂ】従来の半導体レーザのｐ電極の作成手順を例示する断面図
【符号の説明】
【００５１】
１０    ：  半導体レーザ
１００  ：  半導体チップ
１０１  ：  サファイア基板
１０２  ：  バッファ層
１０３  ：  ｎ型半導体層
１０４  ：  活性層
１０５ａ：  ｐ型クラッド層
１０５ｂ：  ｐ型コンタクト層
１０６  ：  ｐ電極
１０６ａ：  第１金属層Ｍ１の縁取層
１０６ａ′：  密着層
１０６ｂ：  第１金属層Ｍ１の全面層（酸化金属層になる）
１０６ｃ：  第２金属層（オーミック接触層になる）
１０６ｃ′：  オーミック接触層
１０６ｄ：  酸化Ｎｉ層（酸化金属層に相当）
１０７  ：  ｎ電極
１１０  ：  絶縁膜
１１  ：  半田
１３  ：  サブマウント
１４  ：  銅基板
１５  ：  絶縁部材
１６Ｂ：  リード電極
ｗ  ：  ワイヤー
Ｍ１：  第１金属層
【図１】
2006237476.tif 000003
【図２−Ａ】
2006237476.tif 000004
【図２−Ｂ】
2006237476.tif 000005
【図２−Ｃ】
2006237476.tif 000006
【図２−Ｄ】
2006237476.tif 000007
【図３−Ａ】
2006237476.tif 000008
【図３−Ｂ】
2006237476.tif 000009